Preference-performance relationships in herbivorous insects feeding on oilseed rape inoculated with soil-borne fungi

Neuere Befunde belegen immer deutlicher, dass die mit Pflanze assoziierten Mikroorganismen fähig sind, die Interaktionen zwischen Pflanzen und herbivoren Insekten zu steuern. In der vorliegenden Studie wurden Auswirkungen von zwei die Pflanzen besiedelnden Pilzarten auf drei herbivore Insektenarten mittels mykologischer, entomologischer und pflanzenbiochemischer Methoden analysiert. Die Untersuchungen konzentrierten sich auf die Effekte des bodenbürtigen pilzlichen Endophyten Acremonium alternatum und des pflanzenpathogenen Pilzes Verticillium longisporum auf das Präferenzverhalten und die Entwicklung der drei herbivoren Insekten Delia radicum L. (Diptera: Anthomyiidae), Plutella xylostella L. (Lepidoptera: Plutellidae) und Brevicoryne brassicae L. (Hemiptera: Aphididae), die sich in ihrer Ernährungsweise unterscheiden. In den Versuchen wurden zwei unterschiedliche Raps-Sorten (Brassica napus und Brassica napus var.) verwendet. Die Wirtspräferenz der herbivoren Insekten w! urde an mechanisch verletzten und unverletzten Pflanzen, die mit (E+) oder ohne Endophyten-Infektion (E-) bzw. mit (V+) oder ohne Verticillium-Infektion (V-) behandelt waren, geprüft. Die Performance der Insekten an infizierten/nicht infizierten Pflanzen wurde durch Bestimmung der Mortalität der Larven, der Entwicklungsdauer, des Gewichts der Puppen und der Anzahl Nachkommenermittelt. Um den Effekt der Endophyten-Inokulation auf die Präferenz/ Performance-Beziehungen am Beispiel der Populationsdynamik der Kohlblattlaus zu überprüfen, wurde ein Feldexperiment durchgeführt. Zusätzlich wurden die von Spross und Blättern der infizierten und Kontroll-Pflanzen freigesetzten Volatile gesammelt und qualitativ und quantitativ analysiert, um die Ursachen für die unterschiedliche Wirtspräferenz der adulten herbivoren Insekten aufzuklären. Der Gehalt und die Zusammensetzung der vier typischen Phytosterole Sitosterol, Campesterol, Brassicasterol und Stigmasterol in den Blättern und ! Wurzeln der infizierten und der Kontroll-Pflanzen wurde gemessen, um die Wirkungsmechanismen einer Pilzinfektion auf die Entwicklung der Insekten zu erfassen.Die Ergebnisse der Untersuchungen können wie folgt zusammengefasst werden:

There is increasing evidence that plant-associated microorganisms are able to mediate plant-herbivorous insects-interactions. In this study, I evaluated the impact of two plant colonising fungi on three herbivorous insect species, using mycological, entomological and plant biochemistry techniques. In detail, my research focused on the mediation of two soil-borne fungi, the endophyte Acremonium alternatum and the fungal plant pathogen Verticillium longisporum on the preference and performance of three herbivorous insects with different feeding modes, Delia radicum L.(Diptera: Anthomyiidae), Plutella xylostella L. (Lepidoptera: Plutellidae) and Brevicoryne brassicae L. (Hemiptera: Aphididae). Two different cultivars of oilseed rape (Brassica napus and Brassica napus var.) were used. Host-preference of the herbivorous insects was tested by using mechanically damaged and intact plants either with endophyte infection (E+) or controls (E-) and plants inoculated with Verticillium (V+) or control (V-). Performance of insect feeding on infected /uninfected plants was evaluated by recording mortality of larvae, development time, pupal weight and fecundity. A field experiment was implemented to test the impact of endophyte inoculations on insect preference/performance relationships with regard to cabbage aphid population dynamics. Volatiles released from aerial plant part of infected or control plants were collected and analyzed qualitatively and quantitatively to explain host preference of adult herbivorous insects. The content and relative composition of four typical phytosterols, namely Sitosterol, Campesterol, Brassicasterol and Stigmasterol was quantified from the leaves and roots of infected and control plants to understand mechanisms of a fungal infection on insect performance.The results of the experiments can be summarized as follows: